JP7312007B2 - ポンプ装置、及びポンプ運転方法 - Google Patents
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Description
かかるポンプ装置によれば、第1の接続管を通じて、第1のポンプ部を低圧側、第2のポンプ部を高圧側として第1および第2のポンプ部を直列運転させることができる。また、第2の接続管を通じて、第2のポンプ部を低圧側、第1のポンプ部を高圧側として第1および第2のポンプ部を直列運転させることができる。よって、こうしたポンプ装置によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
かかるポンプ運転方法によれば、第1のポンプ部が低圧側且つ第2のポンプ部が高圧側の直列運転と、第2のポンプ部が低圧側且つ第1のポンプ部が高圧側の直列運転と、第1と第2のポンプ部の並列運転とを、切り替えることで、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができるため省エネルギとなり、先発機を入れ替えることでポンプ部の運転を平準化でき、ポンプ装置の高寿命化を図ることができる。
、ポンプ44aに動力を供給する駆動部の一例であるモータ42aと、を有する。同様に、モータポンプ40bは、図示しない羽根車を有するポンプ44b(第2のポンプ部)と、ポンプ44bに動力を供給する駆動部の一例であるモータ42bと、を有する。なお、本実施形態では、2台のモータポンプ40a,40bが設けられるものとしたが、3台以上のモータポンプが設けられてもよい。
フロースイッチ24a,24bは、吐出し管34a,34bを流れる水の流量が所定の値にまで低下したこと、すなわち過少水量(小水量)を検出する流量検出器である。
が閉じた第1状態と、配管36aの流路が閉じて配管36bの流路が開いた第2状態と、配管36a及び配管36bの流路が共に閉じた第3状態と、を切り替え可能であるとよい。ただし、こうした例に限定されず、開閉機構80は、第1状態と第2状態とを切り替え可能であって、第3状態へは切り替え不能であってもよい。また、開閉機構80は、配管36a及び配管36bの流路が共に開いた第4状態へと切り替え可能であってもよい。
てポンプ44a,44bの吐出し量が均等に加算される。
<ポンプの始動(STEP10)>
まず、全てのポンプ44が停止している状態で、吐出し圧力が所定の始動圧にまで低下すると、制御部60はポンプ44の少なくとも一方を始動させる。具体的には、制御部60はモータ42の駆動を開始するようにインバータ装置50に指令を出す。
<ポンプの台数制御(STEP20)>
制御部60は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、給水量が増加したと判断したら、追加可能なポンプ44を追加する。(台数制御)また、制御部60は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、給水量が減少したと判断したら、解列可能なポンプ44を解列する。(台数制御)
<ポンプの小水量停止(STEP30)>
ポンプ44の運転中に建物での水の使用が少なくなると、フロースイッチ24は、過少水量を検出し、その検出信号を制御部60に送る(小水量状態)。制御部60はこの検出信号を受け、運転中のポンプ44の吐出し圧力が所定の停止圧力に達するまで回転速度を増加させ、圧力タンク28に蓄圧した後、全てのポンプ44を停止(小水量停止)させる
。
ら、追加可能なポンプ44bを追加する。そして、制御部60は、先発ポンプであるポンプ44aを最高回転速度に固定し、次発ポンプであるポンプ44aの回転速度を変化させて吐出し圧PVが目標圧力SVとなるように制御する。複数台のポンプ44を直列運転させることにより、給水装置10から吐出する吐出し圧を増加させることができる。その後、STEP20にて、制御部60は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、ポンプ44aのみの吐出し圧にて足り得る、と判断したら、運転中のポンプ44bを解列する。
られている。ボール弁180は、その内部に球状の弁体180bを有し、当該弁体180bに1つの流路180aを有するボール弁で構成されている。当該ボール弁(ボール弁180)は、弁箱180cと球状の弁体180bを備え、弁箱180c内で、例えば紙面に垂直な軸まわりに、弁体180bを回転させることにより、流路180aの位置を移動し、以下に示す3つの状態を形成することができる。
・配管36aの流路を開き、配管36bの流路を閉じる。(第1の回転位置)
・配管36bの流路を開き、配管36aの流路を閉じる。(第2の回転位置)
・配管36aおよび配管36bの流路を共に閉じる。(第3の回転位置)
なお、図2Aでは、第3状態において、全てのポンプ44を並列運転させたときの水の流れを矢印で示し、搬送液が流れる配管を実線、流路から切り離された配管を点線で示している。
で、給水装置10を第1状態とすることができる。図3Aでは、第1状態において、ポンプ44を直列運転させたときの水の流れを矢印で示し、搬送液が流れる配管を実線、流路から切り離された配管を点線で示している。図3Aに示すように、第1状態では、吸込口10aからの水は、ポンプ44aによって加圧されて配管36aを通ってポンプ44bの吸込側に送られ(中太線参照)、ポンプ44bによって更に加圧されて吐出し口(給水管107)から吐き出される(太線参照)。これにより、ポンプ44a,44bが単独運転されるとき、又はポンプ44a,44bが並列運転されるとき、に比して給水先に供給できる圧力(揚程)を大きくすることができる。
軸方向(軸部材803の長手方向)に移動可能に設けられている。バルブ装置280は、本実施形態では、軸部材803の凹部803a~803cの何れかに留め具804が固定されることにより軸方向の位置が調節されて第1状態、第2状態、第3状態の何れかに固定される。一実施形態では、留め具804以外の固定具が用いられてもよいし、固定具が用いられず不図示の動力源81等によって位置が固定されてもよい。軸部材803の軸方向への移動や固定は、手動での操作、ソレノイド、空気圧アクチュエータ、及びモータ等の図示しない動力源81、制御部60からの制御信号等によって制御されるとよい。
・配管36aの流路を開き、配管36bの流路を閉じる。(第1の移動位置)
・配管36bの流路を開き、配管36aの流路を閉じる。(第2の移動位置)
・配管36aおよび配管36bの流路を共に閉じる。(第3の移動位置)
図8は、第1の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
上記した実施形態では、第1のポンプ部と第2のポンプ部として、ポンプ44a,44bを備えた給水装置10について説明した。しかしながら、給水装置10は第1のポンプ部と第2のポンプ部として、図1に示すポンプ44a,44bの少なくとも一方に代えて、図8に示すポンプ部1044を備えてもよい。図8に示すように、ポンプ部1044は、モータポンプ1040と、モータポンプ1040の可変速制御器の一例であるインバータ装置1050と、モータポンプ1040を制御する制御部1060と、を備える。モータポンプ1040とインバータ装置1050とのそれぞれは、実施形態のモータポンプ40とインバータ装置50のそれぞれと同一の構成であってもよい。
図9は、第2の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
第1のポンプ部と第2のポンプ部として、図1に示すポンプ部44a,44bの少なくとも一方に代えて、図9に示すポンプ部2044を備えてもよい。図9に示すように、ポンプ部2044は、2つのモータポンプ2040a,2040bと、モータポンプ2040a,2040bの可変速制御器の一例であるインバータ装置2050a,2050bと、モータポンプ2040a,2040bを制御するための制御部2060と、を備える。モータポンプ2040a,2040bとインバータ装置2050a,2050bとのそれぞれは、実施形態のモータポンプ40とインバータ装置50のそれぞれと同一の構成であってもよい。
管2032cは、モータポンプ2040aの吸込管2032aとモータポンプ2040bの吸込管2032bに分岐する。また、ポンプ部2044の吐出し集合管2032cの一端である吐出し口2044bには吐出し管34が接続されている。ポンプ部2044の吸込管2032cより分岐して、モータポンプ2040a,2040bの吸込口に吸込管2032a,2032bが接続されている。また、モータポンプ2040a,2040bの吐出し口に接続された吐出し管2034a,2034bは、統合されてポンプ部2044の吐出し管2034cに接続される。各吐出し管2034a,2034bには、過少小水量を検知するフロースイッチ2024a、2024bと、逆止弁2025a、2025bとが設けられている。また、吐出し合流管2034cには、圧力検出器である圧力センサ2026と、圧力タンク2028とが設けられている。圧力センサ2021、フロースイッチ2024a、2024b、逆止弁2025a、2025b、圧力センサ2026、及び圧力タンク2028は、実施形態の給水装置10における圧力センサ21、フロースイッチ24、逆止弁25、圧力センサ26、及び圧力タンク28のそれぞれと同一の構成であってもよい。
[形態1]形態1によれば、第1のポンプ部と第2のポンプ部を備えたポンプ装置が提案される。前記ポンプ装置は、前記第1のポンプ部の吐出し管と前記第2のポンプ部の吸込管を接続する第1の接続管と、前記第2のポンプ部の吐出し管と前記第1のポンプ部の吸込管を接続する第2の接続管と、前記第1の接続管の流路と前記第2の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備える。形態1によれば、第1の接続管を通じて、第1のポンプ部を低圧側、第2のポンプ部を高圧側として第1および第2のポンプ部を直列運転させることができる。また、第2の接続管を通じて、第2のポンプ部を低圧側、第1のポンプ部を高圧側として第1および第2のポンプ部を直列運転させることができる。よって、こうしたポンプ装置によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
が開いて前記第2の接続管の流路が閉じた第1状態と、前記第1の接続管の流路が閉じて前記第2の接続管の流路が開いた第2状態と、前記第1の接続管の流路および前記第2の接続管の流路が共に閉じた第3状態と、を、切り替え可能である。
続管の流路が開いて、前記第2の接続管の流路が閉じた第1状態と、前記第1の接続管の流路が閉じて、前記第2の接続管の流路が開いた第2状態と、前記第1の接続管の流路および前記第2の接続管の流路が共に閉じた第3状態と、を切り替え可能であって、前記第1状態では前記第1のポンプ部が上流で且つ前記第2のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第2状態では前記第2のポンプ部が上流で且つ前記第1のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第3状態では前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部の並列運転を行う。形態14によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
10a…吸込口
10b…吐出し口
23a、23b…逆止弁
25a、25b…逆止弁
32a…吸込管
32b…吸込管
34a…吐出し管
34b…吐出し管
36a…接続管
36b…接続管
42a、42b…モータ
44a…ポンプ(第1のポンプ部)
44b…ポンプ(第2のポンプ部)
50a、50b…インバータ
60…制御部
80…開閉機構
80a…流路
81…動力源
105…導入管
107…給水管
180…ボール弁(開閉機構)
280…バルブ装置(開閉機構)
801a…第1の開閉弁
801b…第2の開閉弁
802a…バネ
803a~803c…凹部
803…軸部材
804…留め具
805…ハウジング
Claims (15)
- 第1のポンプ部と第2のポンプ部を備えたポンプ装置であって、
前記第1のポンプ部の吐出し管と前記第2のポンプ部の吸込管を接続する第1の接続管と、
前記第2のポンプ部の吐出し管と前記第1のポンプ部の吸込管を接続する第2の接続管と、
前記第1の接続管の流路と前記第2の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、
を備え、
記開閉機構は、前記第1の接続管の流路を開閉可能な第1の開閉弁と、前記第2の接続管の流路を開閉可能な第2の開閉弁と、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とに接続されて前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを連動させる連動機構と、を有し、
前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部は、同性能であることを特徴とする、
ポンプ装置。 - 前記開閉機構は、
前記第1の接続管の流路が開いて前記第2の接続管の流路が閉じた第1状態と、
前記第1の接続管の流路が閉じて前記第2の接続管の流路が開いた第2状態と、
前記第1の接続管の流路および前記第2の接続管の流路が共に閉じた第3状態と、
を、切り替え可能である、請求項1に記載のポンプ装置。 - 第1のポンプ部と第2のポンプ部を備えたポンプ装置であって、
前記第1のポンプ部の吐出し管と前記第2のポンプ部の吸込管を接続する第1の接続管と、
前記第2のポンプ部の吐出し管と前記第1のポンプ部の吸込管を接続する第2の接続管と、
前記第1の接続管の流路と前記第2の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、
を備え、
前記開閉機構は、
前記第1の接続管の流路が開いて前記第2の接続管の流路が閉じた第1状態と、
前記第1の接続管の流路が閉じて前記第2の接続管の流路が開いた第2状態と、
前記第1の接続管の流路および前記第2の接続管の流路が共に閉じた第3状態と、
を、切り替え可能であり、
前記開閉機構は、単一のボール弁で構成され、第1の回転位置で前記第1状態となり、第2の回転位置で第2状態となり、第3の回転位置で第3状態となる、
ポンプ装置。 - 前記開閉機構は、前記第3状態を経由して前記第1状態と前記第2状態とが切り替わる、
請求項2または3に記載のポンプ装置。
- 前記連動機構は、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とに接続されて軸方向に移動可能な軸部材を有し、前記軸部材の移動に伴って前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを前記軸方向に移動させる、請求項1または2に記載のポンプ装置。
- 前記開閉機構を駆動するための動力源を更に備える請求項1から5の何れか1項に記載のポンプ装置。
- 前記第1のポンプ部の吸込管には、前記第2の接続管との接続部の上流側に第1の吸込側弁が設けられ、
前記第2のポンプ部の吸込管には、前記第1の接続管との接続部の上流側に第2の吸込側弁が設けられる、
請求項1から6の何れか1項に記載のポンプ装置。 - 前記第1の吸込側弁と前記第2の吸込側弁との少なくとも1つは逆止弁である、請求項7に記載のポンプ装置。
- 前記第1のポンプ部の吐出し管には、前記第1の接続管との接続部の下流側に第1の吐出し側弁が設けられ、
前記第2のポンプ部の吐出し管には、前記第2の接続管との接続部の下流側に第2の吐出し側弁が設けられる、
請求項1から8の何れか1項に記載のポンプ装置。 - 前記第1の吐出し側弁と前記第2の吐出し側弁との少なくとも1つは逆止弁である、請求項9に記載のポンプ装置。
- 前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部は、同性能であることを特徴とする、
請求項3に記載のポンプ装置。 - 第1のポンプ部と、
前記第1のポンプ部と同性能である第2のポンプ部と、
前記第1のポンプ部の吸込管と前記第2のポンプ部の吐出し管を接続する第1の接続管と、
前記第2のポンプ部の吸込管と前記第1のポンプ部の吐出し管を接続する第2の接続管と、
前記第1の接続管の流路と前記第2の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、
を備えたポンプ装置のポンプ運転方法であって、
前記開閉機構は、
前記第1の接続管の流路が開いて、前記第2の接続管の流路が閉じた第1状態と、
前記第1の接続管の流路が閉じて、前記第2の接続管の流路が開いた第2状態と、
前記第1の接続管の流路および前記第2の接続管の流路が共に閉じた第3状態と、を切り替え可能であって、
前記第1状態では前記第1のポンプ部が上流で且つ前記第2のポンプ部が下流となる直列運転を行い、
前記第2状態では前記第2のポンプ部が上流で且つ前記第1のポンプ部が下流となる直列運転を行い、
前記第3状態では前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部の並列運転を行う、
ポンプ運転方法。 - 前記第1のポンプ部が上流で前記第2のポンプ部が下流となる直列運転では
前記第1のポンプ部を起動するステップと、
前記第2のポンプ部を起動するステップと、
を有する、
請求項12に記載のポンプ運転方法。 - 前記第2のポンプ部が上流で前記第1のポンプ部が下流となる直列運転では、
前記第2のポンプ部を起動するステップと、
前記第1のポンプ部を起動するステップと、
を有する、
請求項12または13記載のポンプ運転方法。 - 前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部の並列運転では、
前記第1のポンプ部と前記第2のポンプ部を同じ回転速度にて運転するステップ、
を有する、
請求項12から14の何れか1項に記載のポンプ運転方法。
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